第四章_水泥与石灰.ppt

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1、长安大学公路学院陈华鑫第四章水泥与石灰第一节硅酸盐水泥定义：硅酸盐水泥是指由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。道路常用五大品种水泥：⑴硅酸盐水泥：P·Ⅰ，硅酸盐水泥熟料+适量石膏P·Ⅱ，硅酸盐水泥熟料+<5%石灰石或粒化高炉矿渣+适量石膏⑵矿渣水泥P·S：硅酸盐水泥熟料+石膏+矿渣（炼铁高炉矿渣经济水）⑶普通硅酸盐水泥P·O：硅酸盐水泥熟料+石膏+15%活性混合料或10%非活性混合料⑷火山灰水泥P·P：硅酸盐水泥+石膏+火山灰（凝灰岩）⑸粉煤灰水泥P·F：硅酸盐水泥+石膏+粉煤灰（火力发电厂产

2、煤灰渣）其中：非活性混合料主要是磨细的石英砂、石灰石、粘土及慢冷矿渣等，与水泥成分不起化学作用或化学作用很小。加入的目的是提高水泥产量，调节水泥标号，降低水化热和改善新拌混凝土和易性等。活性混合料主要是粒化高炉矿渣、火山灰质混合材粉煤灰等工业废渣，它们本身不具备水硬性，但与水泥或石灰（或石膏与石灰）拌和在一起，加水后既能在水中硬化又能在空气中硬化。一、硅酸盐水泥的矿物组成与化学成分1.硅酸盐水泥原料与生料的化学组成⑴生产硅酸盐水泥熟料的原材料：石灰质原料天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩、石灰石石灰质凝灰岩等。主要提

3、供CaO成分。粘土质原料主要为粘土，还有粘土质页岩、黄土等。其主要化学成分为SiO2，其次为Al2O3和少量Fe2O3。校正原料：Fe2O3不足——加黄铁矿FeS2。SiO2不足——加入硅藻土。Al2O3不足——加入矾土废料或其他含铝的粘土。⑵生料配制①确定各材料比例按一定化学组成比例进行配制生料②磨细混合料制备生料干法：将原料干燥、粉碎、混合、磨细而得生料粉湿法：石灰石粉碎成块（8-25mm）,将粘土压碎加入在淘泥池中淘洗，两者同时在生料磨中湿磨，并泵入料浆库，在库中对其化学成分就行调整，制成生料。⑶煅烧（立窑、回转窑）具体过程：回转窑

4、绕基轴旋转，进行高温煅烧，生料中的四种氧化物相互化合，生产以硅酸盐为主要成分的硅酸盐水泥熟料。硅酸盐水泥的生产工艺——“两磨一烧”工艺生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种；石灰石粘土铁矿粉生料石膏硅酸盐水泥混合材料熟料按比例混合磨细1350℃～1450℃煅烧磨细硅酸盐水泥生料的主要化学成分及大致比例见表4-1.2.硅酸盐水泥熟料的矿物组成⑴熟料的矿物组成水泥熟料矿物硅酸二钙铁铝酸四钙游离氧化钙和氧化镁铝酸三钙硅酸三钙碱类及杂质2CaO•SiO2，C2S4CaO•Al2O3•Fe2O3，C4AFf－CaO和f－MgO3CaO

5、•Al2O3，C3A3CaO•SiO2，C3S化学式及简写⑵四种矿物的技术特性①硅酸三钙（C3S）和A矿（又称阿利特）硅酸三钙是无色晶体，相对密度约为3.15。C3S是硅酸盐水泥中最主要的矿物组分，含量在50％左右，对水泥的强度有着重要的影响。C3S在水泥熟料中是与少量其它氧化物形成固熔体，通常称为A矿(或阿利特)。当水泥与水接触时，C3S开始迅速水化，产生较大的热量，其水化产物早期强度高，且强度增进率较大，28d强度可达一年强度的70％一80％。就28d或一年的强度来说，在四种矿物中是最高的。②硅酸二钙(C2S)与B矿(又称贝利特)硅酸

6、二钙也是硅酸盐水泥的主要矿物，含量在20％左右。熟料中的C2S通常与Al2O3、MgO、Fe2O3、K2O和Na2O等少量氧化物形成固熔体，称为B矿(或贝利特)。C2S的水化速度及凝结硬化过程较为缓慢，水化热很低，它的水化产物对水泥后期强度起主要作用。C2S有着相当长期的活性，其水化物强度可在一年后超过C3S的水化物。当水泥中C2S含量较多时，水泥抗化学侵蚀性较高，干缩性较小。③铝酸三钙(C3A)铝酸三钙在正常情况下呈玻璃态或不规则的微晶，相对密度约3.04。在四种矿物中C3A是遇水反应速度最快，水化热最高的矿物。因此，c3A是影响硅酸盐

7、水泥早期强度及凝结速率的主要矿物。其水化产物强度在3d内就能充分发挥出来，早期强度较高，但强度绝对值较小，后期强度不再增加。C3A含量高的水泥浆体干缩变形大，抗硫酸盐侵蚀性能差。④铁铝酸四钙(C4AF)铁铝酸四钙的水化速度介于C3A和C3S之间，其早期强度虽不如C3A，但水化硬化较为迅速，在28d后强度还能继续增加，对后期强度有利。C4AF对水泥抗折强度和抗冲击强度起重要作用，其水化产物的耐化学浸蚀性好，干缩性小。⑶主要矿物技术特性的比较矿物名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙含量范围（质量％）37～6715～307～1510～18水化

8、反应速度快慢最快快强度高早期低，后期高低低（含量多时对抗折强度有利）干缩性中小大中抗化学腐蚀性中中差好水化热较高低最高中3.石膏石膏被称为水泥的缓凝剂，用于水泥中的石膏一般是二水石膏或无水石膏